Печатная плата входного устройства вольтметра
Балансировку определителя полярности на ОУ A3 производят или по индикаторным светодиодам, или по среднему сегменту лампы HI на плате счетчива. Поворотом движка резистора R20 стараются добиться такого положения, чтобы оба светодиода оказались погашенными, а средний сегмент лампы HI толыо начал зажигаться.
После установки всех усилителей в нулевое положение на вход устройства узла У5 подают постоянное напряжение +100 мВ, контролируя его с помощью цифрового вольтметра постоянного тока. На табло счетчика должны засветиться красный светодиод и цифра 100. Если показание счетчика несколько отличается, следует уточнить положение подстроечного резистора R8 преобразователя напряжение — частота (см. рис. 5).
При нажатии кнопки переключателя S1.3 показание счетчика должно возрасти в 10 раз. Точную установку показания 1000 производят подстроечным резистором R1. Затем на вход подают напряжение отрицательной полярности — 100 мВ, при этом должен засветиться зеленый светодиод или средний сегмент лампы Hi. Установку показаний счетчика в этом случае производят резистором R22. Изменяя напряжение на входе от 1 мВ до 1 В, строят график зависимости показаний счетчика от входного напряжения не менее чем в 12 — 15 точках (отдельно для положительной и отрицательной полярностей. Если показание счетчика отличается от показаний цифрового вольтметра более чем на несколько единиц, настройка произведена плохо и ее следует повторить. Прежде всего нужно тщательно установить «нулевую» частоту преобразователя напряжение — частота и сбалансировать ОУ входного устройства, после чего уже добиваться равенства показаний в других точках.
Заканчивают настройку входного устройства подачей на его вход переменного напряжения синусоидальной формы в диапазоне от единиц милливольт до 1 В, контролируя входное напряжение цифровым вольтметром переменного тока. Совпадение показаний в этом режиме работы производят подстройкой резистора R9 в преобразователе напряжение — частота узла УЗ при нажатом переключателе S1.1.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ
И ЕМКОСТИ В ЧАСТОТУ
Данный узел предназначен для расширения функциональных возможностей цифрового прибора — измерения сопротивлений и емкостей. Преобразование обеих величин производится в два этапа. Сопротивление резистора Rx сначала преобразуется в постоянное напряжение, а затем с помощью преобразователя напряжение — частота — в частоту. Емкость конденсатора Сх также предварительно преобразуется в промежуточную величину — временной интервал, который заполняется импульсами стабильной частоты, а затем счетчиком измеряется количество импульсов.
Технические характеристики:
Верхние пределы измерения сопротивлений, Ом . . 10, 100, 1000
кОм . . 10, 100, 1000, 10000
Падение напряжения на резисторе, мВ .... 100
Ток, проходящий через резистор, мА..... 100, 10, 1
мкА . . 100, 10, 1, 0,1
Погрешность измерений, %........ 0,1
Рис. 12. Структурные схемы преобразователя сопротивления (а) и емкости (б) в частоту (ИТ — источник тока: ВП - высокоомный повторитель; Вх.УВ - входное устройство вольтметра; ПНЧ — преобразователь напряжение - частота; Сч - счетчик; СУ - сравнивающее устройство; ЭК — электронный ключ)
Принцип преобразования сопротивления в постоянное напряжение основан на выделении падения напряжения AUX на измеряемом резисторе при прохождении по нему постоянного тока.
Структурная схема преобразователя сопротивления в частоту приведена на рис. 12,а. Обмотка реле К1 включена в коллекторную цепь транзистора V24 узла У4. В течение измерительного интервала транзистор открыт, поэтому на время преобразования контакты реле разомкнуты.
Основным каскадом данного преобразователя является источник постоянного тока, обладающий высокой стабильностью. Источник тока, принципиальная схема которого приведена на рис. 13, выполнен на ОУ А1. На вход подается стабилизированное напряжение, к которому предъявляются высокие требования (от него зависит точность преобразования). По существу источник тока является преобразователем напряжения в ток с заземленной нагрузкой.
Для расширения диапазона в сторону преобразования малых сопротивлений на выходе ОУ включен составной эмиттерный повторитель на транзисторах V3, V5 и V4, V6 разного типа проводимости, обеспечивающий ток до 100 мА.
Источник тока двухнаправленный, т. е. на его вход может быть подано как положительное, так и отрицательное напряжение, соответственно меняется направление тока и на выходе.
Диапазон преобразования сопротивлений расширяется изменением сопротивления эталонного резистора R0. Чтобы не шунтировать большие сопротивления измеряемых резисторов Rx сравнительно низким входным сопротивлением источника тока, применен высокоомный повторитель, выполненный на микросхеме А2. По этой же причине измеряемое падение напряжения на резисторе Rx подается сначала на входное устройство, имеющее высокое входное сопротивление, а затем уже на преобразователь напряжение — частота.
Преобразование емкости во -временной интервал основано на заряде конденсатора Сх стабилизированным током. Постоянство тока обеспечивает линейность нарастания напряжения на конденсаторе, причем время, требуемое для увеличения напряжения до заданного значения, прямо пропорционально преобразуемой емкости.
Технические характеристики:
Верхние пределы поддиапазонов -измерения емкости, нФ 10, 100, 1000
мкФ 10, 100, 1000
Ток заряда, мкА.......... 0,1; 1; 10
Погрешность измерения, %........0,2
Pиc. 13. Принципиальная схема преобразователя сопротивления и емкости в частоту
Структурная схема преобразователя емкости в частоту приведена на рио. С2,0. В качестве источника тока используется источник на ОУ А1, описание ко« горого дано выше. Повторитель с высоким входным сопротивлением на ОУ Л2 разделяет измеряемый конденсатор Сх от низких входных сопротивлений последующих каскадов.
Основу преобразователя составляет сравнивающее устройство, выполненное на ОУ, A3, А4 и диодах V7, V8. С помощью делителя на резисторах R17 — R19 на инвертирующем входе 10 ОУ А4 и неинвертирующем входе 11 ОУ 43 задаются пороговые напряжения соответственно U1 и U2. На два других входа усилителей через высокоомный повторитель и резистор R15 подается линейно нарастающее от заряда емкости напряжение Uр.
Когда напряжение на неинвертирующем входе 11 ОУ А4 превысит заданный порог U1, выходное напряжение ОУ А4 скачком возрастает. По истечении некоторого времени, длительность которого пропорциональна преобразуемой емкости, срабатывает сравнивающее устройство на ОУ A3 и напряжение на его выходе скачком падает.
Совпадение положительных напряжений на выходах усилителей обнаруживается диодами V7 и V8. В течение этого интервала открыта схема D1.1 на второй вход которой с вывода 8 узла У4 подается опорная частота 15 625 Гц. Число импульсов, прошедших через схему пропускания и поступивших в счетчик за этот интервал, пропорционально измеряемой емкости.
На элементах Dl.l — D1.4 выполнен электронный ключ, который в зависимости от положения переключателя S1.5 пропускает на выход либо частоту преобразователя напряжение — частота, либо число импульсов, соответствующее емкости измеряемого конденсатора (при нажатом переключателе в режиме измерения Сх).
Некоторые- типы конденсаторов (особенно танталовые электролитические, отформованные на заводе) обладают способностью, после того как их рас-коротили и без подачи какого-либо внешнего зарядного тока, сразу же восстанавливать на выводах напряжение 0,05 — 0,1 В. В результате начальный участок нарастающего напряжения (в т. 1) искривляется. Чтобы его исключить, в схему введен резистор R17. Теперь переключение ОУ А4, а следовательно, и начало счета может произойти только после того, как напряжение Uр станет более 0,15 В. Это же предотвращает случайный запуск начала счета при дребезге контактов реле К.1.
